Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
5. Описание схемы электрической принципиальной
Рассмотрим принцип работы микроЭВМ на МПК 1801 согласно схемы электрической принципиальной предоставленной в графической части лист 1 Э3.
МикроЭВМ представляет собой систему функциональных блоков, связь между которыми осуществляется через единый системный канал обмена информацией. Унификация по конструктивному исполнению, системе команд, организации и интерфейсу канала позволяет наращивать технические возможности микроЭВМ за счет подключения дополнительных типовых функциональных устройств, а также унифицированных устройств, разработанных пользователем. Системный канал микроЭВМ представляет собой систему сигнальных связей, назначение и физическая реализация которых закреплены интерфейсом, т.е. совокупность правил, обеспечивающих обмен информацией между отдельными функциональными блоками. Все устройства, подключенные к каналу, используют одни и те же канальные связи. Связь между устройствами, подключенными к каналу, осуществляется по принципу “активный-пассивный”. В любой момент времени только одно устройство является активным и управляет циклами обмена информацией в канале. Передача данных через канал осуществляется по асинхронному принципу при помощи специальных сигналов синхронизации ”ввод данных”, “вывод данных”, ”сигнал синхронизации пассивного устройства”, т.е. на инициализирующий обмен данными сигнал от активного устройства должен поступить ответный сигнал от назначенного пассивного устройства. Поэтому процесс обмена между устройствами не зависит от их быстродействия по выборке и приему данных. Адресное назначение пассивного устройства осуществляется синхронно кодом адреса под управлением фронта устано- вки в активное состояние сигнала “сигнал синхрониза-
ции активного устройства”. Безадресное назначение пассивного устройства осуществляется асинхронно под управлением сигнала путем последовательного прохождения его через цепочку устройств, способных работать в режиме прерывания программы, до первого от процессора, установившего сигнал “требование прерывания”.
Кроме ПРЦ, активными в канале могут являться устройства, способные работать в режиме прямого доступа к памяти (ПДП). Обмен данными в режиме ПДП является самым эффективным способом передачи данных между внешними устройствами и памятью, так как он проводится на фоне выполнения ПРЦ основной программы. Передача управления каналом осуществляется с помощью управляющего сигнала “сигнал предоставления ПДП”, который последовательно проходит через устройства ПДП, соединенные в цепочку, от ПРЦ до первого, установившего сигнал “требование прямого доступа”. Таким образом, каждое устройство, способное работать в режиме прерывания или в режиме ПДП, имеет свой приоритет обслуживания.
В микроЭВМ установлены следующие приоритеты обслуживания прерываний между интерфейсными устройствами ввода-вывода информации:
- от УПВВ;
- от УИГМД;
- от УБПИ.
Устройств ПДП в составе микроЭВМ нет.
Канал позволяет адресовать к 32К 16-разрядных слов или к 64К байт (только по записи), что составляет адресное пространство микроЭВМ.
Системное постоянное запоминающее устройство (СПЗУ) выполнено на основе микросхемы КР1801РЕ2-055 и предназначено для хранения следующих программ:
- программа режима начального пуска микроЭВМ;
- программа пультового режима работы микроЭВМ;
- программа начального загрузчика с накопителя на ГМД;
- программа “резидентный проверяющий тест”.
Режимы начального пуска микроЭВМ.
Программа режима начального пуска позволят осуществить четыре различных режима пуска микроЭВМ в зависимости от положения переключателей РНП SA1-1, SA1-2, SA1-3, расположенных на плате микроЭВМ.
Программа начального загрузчика с накопителя имеет начальный адрес 173000 и предназначена для загрузки абсолютного загрузчика в старший банк ОЗУ микроЭВМ.
Области размещения программ пультового режима работы и режима начального пуска являются аппаратно скрытными вне адресного пространства микроЭВМ.
Устройство байтового параллельного интерфейса (УБПИ) предназначено для связи микроЭВМ с внешними устройствами по асинхронным параллельным каналам ввода-вывода.
УБПИ состоит из следующих основных частей:
- устройство управления интерфейсом (БПИ) на основе микросхемы К1801ВП1-033 и переключателей типа ВДМ1-8 SA1.6-SA1.8;
- устройство передачи информации (УПИ) на основе микросхемы К1801ВП1-034.
УБПИ осуществляет обмен с системным каналом микроЭВМ с помощью четырех регистров: регистра состояния источника (РСИ), входного регистра (Вх.Р), регистра состояния приемника (РСПр) и выходного регистра (Вых.Р), может производить прерывания как от приемника, так и от передатчика, обеспечивает обмен с внешними устройствами сигналами, управляющими вводом-выводом информации согласно “интерфейсу для радиального подключения устройств с параллельной передачей информации (ИРПР)”.
УПИ производит прием и передачу информации.
Адресация регистров УБПИ задается переключателями SA1.7, SA1.8. Также эти переключатели меняют адреса векторов прерывания, выдаваемых УБПИ при процедуре векторного прерывания программы. Адреса регистров и век-
торов прерывания приведены в таблице 6.
Таблица 6.
|
SA1.7 |
SA1.8 |
Адрес РСИ |
Адрес Вх.Р |
Адрес РСПр |
Адрес Вых.Р |
Адрес вектора прерывания |
|
1 |
1 |
--- |
--- |
177514 |
177516 |
200 |
|
1 |
0 |
177560 |
177562 |
177564 |
177566 |
И 60 И64 |
|
0 |
1 |
177550 |
177552 |
177554 |
177556 |
И 70 И74 |
|
0 |
0 |
177270 |
177272 |
177274 |
177276 |
И 170 И174 |
Работа УБПИ при приеме информации от внешнего источника.
При отсутствии сигнала ГИ-И Н, в РСИ устанавливается бит “ошибка”, устройство к приему информации не готово. При появлении сигнала ГИ-И Н устройство выставляет сигнал ЗП-И Н, и снимает бит “ошибка” в РСИ. При поступлении сигнала СТР-И Н от источника информации устанавливается бит “требование приема” в РСИ. При наличии бита “разрешение прерывания” возникает канальный сигнал “требование прерывания”. После чтения входного регистра снимается сигнал ЗП-И Н. Во время чтения входного регистра возникает сигнал “ввод данных”. Сигнал ЗП-И Н восстанавливается только после снятия сигнала СТР-И Н источником информации.
Работа УБПИ при выдаче информации внешнему приемнику.
Если готовность внешнего приемника подается сигналом высокого уровня (ГП-П В) необходимо объединить контакты разъема XT2 28 (ГП-П В) и 37 (ГП-П Н). Также если запрос от внешнего приемника подается сигналом высокого уровня (ЗП-П В), необходимо объединить контакты разъема XT2 30 (ЗП-П В) и 36 (ЗП-П Н). Работа УБПИ будет рассмотрена для случая, когда сигналы готовности и запроса от приемника подаются низким уровнем. При отсутствии сигнала готовности приемника (ГП-П Н) устройство к работе не готово. Если объединить на разъеме XT2 контакты 37 (ГП-П Н) и 2 (ОШИБКА 1 В) в РСПр установится бит “ошибка”. После подачи сигнала готовности от
приемника устройство готово к работе. Сигнал запроса от приемника (ЗП-П Н) вызывает появление сигнала “ФЛАГ В”. Если на разъеме XT2 объединить контакты 16 (ФЛАГ В), 13 (ТРБ ПЕРЕДАЧИ 1) и 44 (ТРЕБОВАНИЕ В), то с появлением сигнала “ФЛАГ В” РСПр установится бит “требование передачи” и при установленном бите “разрешение прерывания” возникает канальный сигнал “требование прерывания”. Во время записи данных по выходному регистру возникает сигнал “ВЫВОД ДАННЫХ Н”. По окончании записи возникает сигнал СТР-П Н и на шинах данных появляется информация. После снятия сигнала ЗП-П Н сигнал СТР-П Н также снимается и с шин данных убирается информация.
Приемопередатчики сигналов параллельного интерфейса ПП2 выполнены на основе микросхем К155 серии и имеют следующие основные электрические характеристики:
передатчик - Uol < 0,7 при Iol = 40 мА;
приемник - Uil < 0,8 B; Uih > 2 B; Iil < 1,6 мА.
Входные и выходные сигналы УБПИ и соответствующие им контакты разъема XT2 приведены в таблице 11.
Длина кабеля согласованных линий связи должна быть не более 2м, а при использовании несогласованных линий связи длина кабеля - не более 1м.
Устройство последовательного ввода-вывода (УПВВ) предназначено для связи микроЭВМ с внешними устройствами по асинхронному последовательному каналу ввода-вывода.
УПВВ выполнено на основе микросхемы К1801ВП1-35 с использованием переключателей типа ВДМ1-8 SA2.1-SA2.8.
УПВВ осуществляет обмен информацией с каналом микроЭВМ с помощью четырех регистров: регистра состояния приемника (РСПр), буферного регистра приемника (БРПр), регистра состояния передатчика (РСПер), буферного регистра передатчика (БРПер); может производить прерывание программы с выдачей адреса вектора преры-
вания, как от приемника, так и от передатчика, обеспечивает обмен с внешними устройствами согласно “интерфейсу для радиального подключения устройств с последовательной передачей информации (ИРПС)”. Связи с внешним устройством УПВВ осуществляется через узел оптронной развязки.
Адресация регистров УПВВ задается переключателем SA2.1. Также этот переключатель меняет адреса векторов прерывания, выдаваемых УПВВ при процедуре векторного прерывания программы. Адреса регистров и векторов прерывания приведены в таблице 7.
Таблица 7.
|
SA2.1. |
Адрес |
Адрес |
Адрес |
Адрес |
Адрес вектора прерывания |
|
|
РСПр |
БРПр |
РСПер |
БРПер |
приемника |
передатчика |
|
|
1 |
177560 |
177562 |
177564 |
177566 |
60 |
64 |
|
0 |
176560 |
176562 |
176564 |
176566 |
360 |
364 |
УПВВ может осуществлять прием и передачу посылок формата 7 бит и 8 бит. Управление форматом посылки осуществляется переключателем SA2.2. При замкнутом положении переключателя устанавливается формат 7 бит, а при разомкнутом положении - формат 8 бит.
УПВВ может работать в режиме работы с паритетом по четности и по нечетности. Выбор режима работы с паритетом осуществляется переключателем SA2.3. Замкнутое положение соответствует работе с паритетом, разомкнутое - работе без паритета.
Переключатель SA2.4 управляет работой с паритетом по четности, либо по нечетности. Замкнутое положение соответствует формированию бита нечетности и контроль нечетности, разомкнутое - формирование бита четности и контроль четности.
Выбор скорости обмена по последовательному каналу задается переключателями SA2.5-SA2.8. Зависимость скорости обмена от положения переключателей приведена в таблице 8.
Связь с внешними устройствами УПВВ осуществляется с помощью узла оптронной развязки, выполненного на основе оптопар. Связь осуществляется по линии канала типа “20 мА токовая петля”. Основные электрические данные:
состояние логической “1” 15 мА < 1 < 25 мА;
состояние логического “0” 0 мА < 1 < 3 мА.
Контакты разъема XT3 и соответствующие им токовые сигналы приведены в таблице 9.
Длина кабеля для подключения внешних устройств должна быть не более 5м.
Таблица 8.
|
Скорость обмена (бод). |
Положение SA2.5 |
Положение SA2.6 |
Положение SA2.7 |
Положение SA2.8 |
|
50 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
75 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
100 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
150 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
200 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
300 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
600 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
1200 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
2400 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
4800 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
9600 |
1 |
0 |
1 |
0 |
Таблица 9.
|
Номер контакта XT3 |
Обозначение сигнала |
Наименование сигнала |
|
1 |
П- |
Передаваемые данные - |
|
2 |
П+ |
Передаваемые данные + |
|
3 |
ГП+ |
Готовность линии + |
|
5 |
ГП- |
Готовность линии - |
|
4 |
ПрД+ |
Принимаемые данные + |
|
6 |
ПрД- |
Принимаемые данные - |
|
7,8 |
Общий |
Общий |
Устройство интерфейса накопителя на гибких магнитных дисках (УИГМД) предназначено для связи с накопителем с накопителем на гибком магнитном диске ГМД-70.
Устройство управления интерфейса накопителя на гибком магнитном диске выполнено на основе микросхемы К1801ВП1-033 и переключателя SA1.5.
УИГМД осуществляет обмен информацией с накопителем на гибком магнитном диске (НГМД) с помощью двух регистров: регистра команд (РК) и регистра данных (РД); может производить прерывание программы с выдачей адреса вектора прерываний, обеспечивает связь с НГМД согласно интерфейсу НГМД. УИГМД работает с НГМД через приемопередатчики УИГМД ПП1.
Адресация регистров УИГМД задается переключателем SA1.5. Также этот переключатель меняет адрес вектора прерывания, выдаваемого УИГМД при процедуре векторного прерывания программы.
Адреса регистров и векторов прерывания приведены в таблице 10.
Таблица 10.
|
Положение SA1.5 |
Адрес РК |
Адрес РД |
Адрес вектора прерывания |
|
1 |
177170 |
177172 |
264 |
|
0 |
177200 |
177202 |
274 |
Работа УИГМД.
При низком уровне сигнала “ЗАВЕРШЕНО Н” запись в РК команды с “1” в нулевом разряде вызывает установку сигнала “ПУСК Н”, который инициирует контроллер НГМД на прием команды. Контроллер НГМД снимает сигнал “ЗАВЕРШЕНО Н” и выставляет на линию СДВИГ серию из восьми импульсов. По снятии сигнала “ЗАВЕРШЕНО Н” снимается сигнал “ПУСК Н”, а серия импульсов “СДВИГ” синхронизирует выдачу команды в последовательном коде на линию ДАННЫЕ Н;
в зависимости от принятого кода команды контроллер НГМД устанавливает сигналы “ВЫВОД 2 Н” и “ТР. ПЕРЕДАЧИ 2 Н”. При установленном сигнале “ТР. ПЕРЕДАЧИ 2 Н”, в зависимости от состояния сигнала “ВЫВОД”, обращение к РД вызывает установку сигнала “ПУСК Н”, который снимается по снятии сигнала “ТР. ПЕРЕДАЧИ 2 Н” и под серию импульсов на линии СДВИГ (восемь - для синхронизации адреса сектора и дорожки, семь - для синхронизации данных) на линию ДАННЫЕ выставляются необходимые данные. По окончании выполнения команды устанавливается сигнал “ЗАВЕРШЕНО”.
Приемопередатчики сигналов УИГМД ПП1 выполнены на основе микросхемы К531АП2П и имеют следующие основные электрические характеристики:
передатчик Uol < 0,65В при Iol = 60мА
Uol < 0,45В при Iol = 25мА
тип выходного каскада - открытый коллектор;
приемник Uil < 1,4В; Uih > 2В; Iil < 0,15мА.
Входные и выходные сигналы УИГМД и соответствующие им контакты приведены в таблице 12.
ПЗУ пользователя представляет собой розетку типа РС24-7 и предназначено для установки ПЗУ типа одной микросхемы КР1801РЕ2 емкостью 4К слов с программами пользователя. В адресном пространстве микроЭВМ ПЗУ пользователя может быть установлено вместо любого отключаемого банка ОЗУ.
Регистр режима начального пуска (РНП) предназначен для указания адреса программы режима начального пуска, кода режима начального пуска, а также для хранения флажков управления скрытыми областями СПЗУ.
Формат РНП представлен на рис. 2.
Разряды SA1-1 и SA1-2 доступны только по чтению и определяют режим начального пуска микроЭВМ. Разряды Ф1 и Ф2 доступны по чтению и записи, предназначены для управления скрытыми областями СПЗУ. Если Ф1=1, то
открывается по доступу в адресном пространстве скрытая область СПЗУ по адресам от 160000 до 163776 и закрывается соответствующая область в адресном пространстве регистров внешних устройств. При Ф2=1 скрытая область СПЗУ расширяется до адреса 172776. Разряды 8-15 РНП определяют старший байт адреса вектора программы начального пуска.
Контроль данных выполнен на основе микросхемы К1801РЕ2 емкостью 4К слов и схем сравнения выполненных на основе К155СП1.
Работа заключается в следующем: данные поступающие на ПЗУ пользователя дублируются на микросхеме К1801РЕ2, затем с помощью схемы сравнения проверяются данные поступившие на ПЗУ пользователя. При обнаружении ошибки схема сравнения выдает на устройства сигнал “ошибка”, в обратном случае продолжается работа устройства.
Для подключения и взаимодействия микроЭВМ с аппаратурой комплекса предусмотрены разъемы XT1 и XT4. Выводы 1-16 разъема XT4 подключаются к приемопередатчику системного канала, а выводы 1-24 разъема XT1 подключаются к схемам преобразования и управления.
Таблица 11.
|
Номер контакта XT2 |
Обозначение сигнала |
Наименование и назначение сигнала. |
|
Сигналы параллельного интерфейса. |
||
|
12 |
Д0-И |
“Данные от источника информации”. |
|
14 |
Д1-И |
“Данные от источника информации”. |
|
47 |
Д2-И |
“Данные от источника информации”. |
|
24 |
Д3-И |
“Данные от источника информации”. |
|
23 |
Д4-И |
“Данные от источника информации”. |
|
26 |
Д5-И |
“Данные от источника информации”. |
|
33 |
Д6-И |
“Данные от источника информации”. |
|
18 |
Д7-И |
“Данные от источника информации”. |
|
35 |
СТР-И Н |
“Строб от источника информации” - сигнал, свидетельствующий о том, что на шинах данных выставлены данные. |
|
17 |
ЗП-И Н |
“Запрос источнику” - сигнал запроса на выдачу |
|
информации. |
||
|
19 |
ГИ-И Н |
“Готовность источника от источника информации” - сигнал, означающий, что источник готов к выдаче информации. |
|
10 |
ВВОД ДАННЫХ Н |
“Ввод данных” - сигнал, сообщающий, что информация принята. |
|
9 |
СБРОС ВУ Н |
“Сброс внешнего устройства” - сигнал, информирующий о сбросе. |
|
59 |
Д0-П |
“Данные приемнику информации”. |
|
60 |
Д1-П |
“Данные приемнику информации”. |
|
8 |
Д2-П |
“Данные приемнику информации”. |
|
5 |
Д3-П |
“Данные приемнику информации”. |
|
4 |
Д4-П |
“Данные приемнику информации”. |
|
3 |
Д5-П |
“Данные приемнику информации”. |
|
1 |
Д6-П |
“Данные приемнику информации”. |
|
6 |
Д7-П |
“Данные приемнику информации”. |
|
15 |
СТР-П Н |
“Строб приемнику информации” - сигнал, информирующий приемник о том, что на шины данных выставлена информация. |
|
36 |
ЗП-П Н |
“Запрос от приемника” - сигнал запроса приемника на выдачу информации (низким уровнем). |
|
30 |
ЗП-П В |
Инверсный выход сигнала “Запрос от приемника” (высоким уровнем). |
|
25 |
ЗП-П В |
Вход сигнала “Запрос от приемника” (высоким уровнем). |
|
37 |
ГП-П Н |
“Готовность приемника” - сигнал от приемника, что тот готов к работе. |
|
Таблица 11, продолжение. |
||
|
28 |
ГП-П В |
Инверсный выход сигнала “Готовность приемника” (высоким уровнем) |
|
20 |
ГП-П В |
Вход сигнала “Готовность приемника” (высоким уровнем). |
|
22 |
СП-П В |
“Состояние приемника”. |
|
2 |
ОШИБКА1 В |
“ОШИБКА” - состояние от приемника. |
|
13 |
ТРБ. ПЕРЕДАЧИ 1 В |
“Требование передачи” - состояние от приемника. |
|
7 |
ЗАВЕРШЕ-НО 1 В |
“ЗАВЕРШЕНО” - состояние от приемника. |
|
11 |
ВЫВОД ДАННЫХ Н |
“ВЫВОД ДАННЫХ” - сигнал, сообщающий, что произошла выдача информации. |
|
16 |
ФЛАГ В |
“ФЛАГ” - сигнал, означающий, что имеется запрос от приемника в отсутствии строба приемника. |
|
44 |
ТРЕБОВА-НИЕ В |
“ТРЕБОВАНИЕ” - сигнал на требование прерывания. |
|
56 |
ЛОГ. 1 |
Выход логической единицы. |
|
55 |
ОБЩИЙ |
Общий. |
|
52 |
ОБЩИЙ |
Общий. |
|
50 |
ОБЩИЙ |
Общий. |
|
32 |
ОБЩИЙ |
Общий. |
Таблица 12.
|
Номер контакта ХТ2. |
Обозначение сигнала. |
Наименование и назначение сигнала. |
|
Сигналы интерфейса НГМД |
||
|
34 |
НАЧ.УСТАНОВКА |
“Начальная установка” - для приведения механической и электронной частей НГМД в исходное состояние. |
|
41 |
ЗАВЕРШЕНО 2 Н |
“Завершено” - для индикации со стороны НГМД о выполнении команды, либо возникновении ошибки. |
|
31 |
ПУСК Н |
“Пуск” - для индикации со стороны интерфейса передачи команды или обмена очередным байтом данных. |
|
43 |
ВЫВОД 2 Н |
“Вывод” - для указания направления передачи байта данных (низкий - от НГМД к интерфейсу; высокий - обратно). |
|
40 |
ТРБ ПЕРЕДАЧИ |
“Требование передачи” - для указания готовности НГМД к обмену очередным байтом данных. |
|
Таблица 12, продолжение. |
||
|
39 |
ДАННЫЕ Н |
“Данные” |
|
49 |
СДВИГ Н |
“Сдвиг” сигнал от НГМД для стробирования каждого бита передаваемой по линии “Данные” информации между БПИ и НГМД. |
|
42 |
ОШИБКА 2 Н |
“Ошибка” - признак ошибки от НГМД. |
|
32 |
ОБЩИЙ |
Общий. |
|
50 |
ОБЩИЙ |
Общий. |
15 8 3 2 1 0
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Ф2 |
Ф1 |
SA1-2 |
SA1-1 |
Адрес программы флажки режим
начального пуска управления начального
СПЗУ пуска
Рис. 5.2. Формат РНП.